I dispositivi elettronici si sono sempre basati sulla carica degli elettroni, ma un nuovo potenziale si sta sviluppando attraverso l’utilizzo dello spin, una caratteristica fondamentale delle particelle subatomiche. Tuttavia, ci sono difetti nello spin causati dalle piccole imperfezioni nei materiali cristallini, ed è per questo motivo che da tempo si sta cercando un sistema per manipolare la densità dello spin.
Qualche giorno fa abbiamo riportato della scoperta di alcuni ricercatori che hanno trovato un modo per tagliare facilmente il diamante per utilizzarlo nella creazione di semiconduttori. Recentemente, alcuni ricercatori del MIT, insieme ad altri istituti, hanno fatto una scoperta straordinaria: hanno trovato un modo per regolare la densità dello spin nei diamanti, utilizzando un raggio laser o microonde esterno. Questa scoperta, pubblicata sulla rivista PNAS questa settimana, potrebbe rappresentare una svolta cruciale nell’ambito dei dispositivi quantistici avanzati.
Il team di ricerca, composto da studenti correnti ed ex studenti dei professori Paola Cappellaro e Ju Li del MIT, in collaborazione con il Politecnico di Milano, ha dimostrato che è possibile controllare la densità dello spin e che ciò potrebbe aprire molte strade per l’innovazione tecnologica. Il dottorando Guoqing Wang, primo autore dell’articolo, ha svolto un ruolo chiave in questa ricerca pionieristica.
Un tipo specifico di difetto dello spin, noto come centro di vuoto dell’azoto (NV) nel diamante, è stato oggetto di un’intensa indagine. Questi centri NV sono stati ampiamente studiati per la loro versatilità nelle applicazioni quantistiche, poiché la loro sensibilità allo spin li rende candidati ideali per realizzare sensori altamente sensibili.
Secondo Wang, “questi difetti dello spin a stato solido rappresentano una delle piattaforme quantistiche più promettenti”, sottolineando che possono operare a temperatura ambiente, a differenza di molte altre tecnologie quantistiche che richiedono temperature estremamente basse.
La capacità di variare la densità dello spin nei materiali semiconduttori potrebbe avere implicazioni profonde. Wang afferma che “possiamo regolare la densità dello spin per ottenere un controllo effettivo su questo sistema. Questa è ciò che rende unica la nostra scoperta”.
Questa scoperta non solo potrebbe rivoluzionare la tecnologia dei sensori, ma anche aprire la strada a una nuova era nell’elaborazione delle informazioni. Attualmente, i computer e i sistemi di elaborazione si basano sulla gestione delle cariche elettriche, ma alcune innovazioni emergenti, come i transistor sviluppati da Intel che sfruttano lo spin e la carica, potrebbero offrire notevoli vantaggi in termini di efficienza energetica.
Il professore Ju Li del MIT spiega: “se si utilizza lo spin, come nel caso di questa progettazione di Intel, è possibile ridurre notevolmente il consumo energetico. Inoltre, l’azienda ha sviluppato dispositivi a qubit di spin per il calcolo quantistico, dimostrando che lo spin potrebbe essere la chiave per una nuova era nell’elaborazione delle informazioni”.
Lo studio condotto dal professor Li e dal suo team ha dimostrato un nuovo livello di controllo sulla densità dello spin, consentendo a ogni centro NV di agire come un sofisticato “radar” atomico. Questo risultato potrebbe aprire la strada a dispositivi in cui un singolo atomo può svolgere il ruolo di unità computazionale di base, portando a risultati significativi nell’architettura dei computer quantistici e nella memorizzazione delle informazioni.
Tuttavia, nonostante il potenziale rivoluzionario di questa scoperta, il team sottolinea che c’è ancora molta ricerca da fare per comprendere appieno il meccanismo fisico di questo fenomeno. In conclusione, questa ricerca rappresenta un passo avanti significativo nell’ambito della tecnologia quantistica. La manipolazione della densità dello spin nei materiali cristallini apre la strada a nuove applicazioni che potrebbero rivoluzionare il modo in cui gestiamo le informazioni e sfruttiamo la potenza della meccanica quantistica.
Inizia l’era dei diamanti? Utili anche nei computer quantistici
Un nuovo metodo per regolare la densità di spin nei diamanti è stato scoperto da un team di ricerca del MIT. Questa scoperta potrebbe aprire nuove strade per l’innovazione tecnologica, specialmente per i dispositivi quantistici avanzati. I difetti dello spin, noti come centri di vuoto dell’azoto, sono stati oggetto di studio particolare per la loro versatilità nelle applicazioni quantistiche. Questo controllo della densità di spin potrebbe avere implicazioni profonde nella tecnologia dei sensori e potrebbe portare a un’era di elaborazione delle informazioni più efficiente ed energetica. Inoltre, questa scoperta potrebbe migliorare l’architettura dei computer quantistici, consentendo ai singoli atomi di svolgere un ruolo chiave nell’elaborazione e nella memorizzazione delle informazioni. Nonostante il potenziale rivoluzionario, è ancora necessaria ulteriore ricerca per comprendere appieno il meccanismo fisico di questo fenomeno. In conclusione, questa scoperta rappresenta un passo avanti significativo nell’ambito della tecnologia quantistica e potrebbe cambiare il modo in cui gestiamo le informazioni utilizzando la meccanica quantistica.
